密度碰撞恢复系数测量

顾炳龙　杨亚洲　张玉虎

摘 要：为了深入探讨花生脱壳机脱壳过程中花生的运动情况，通过离散元软件Edem的颗粒仿真效果，测花生参数：密度、碰撞恢复系数，建立颗粒模型加以仿真，导出其工作过程图像，以期为花生脱壳机的运动情况提供借鉴。选取品种为大白沙和花育23的花生做参数测量试验。

关键词：密度；摩擦系数；刚度系数；弹性系数；碰撞恢复系数

中图分类號：S23 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170332018

引言

花生的种植历史悠久，地域广阔，在世界上种植面积仅次于油菜，而在世界油料生产和国际贸易中也是仅次于大豆，同样居于第2位。花生是我国重要的油料作物和优质蛋白资源。脱壳是花生种植及油用、食用加工前的必经工序，是影响花生果仁及其制品品质和商品性的关键[1-3]。机械化脱壳加工技术由于脱净率低、破损率高，改善脱壳部件，提高效率尤为迫切；用软件可以在部件改进时进行大量仿真，达到节约成本的目的。本文通过对Edem前期数据的测量，以期用Edem为花生部件改进、花生实际效果对比做出准备工作。

1 密度的测量

1.1 试验设备

量程为250mL细直量筒、精度为0.01g的电子天平。

1.2 试验方法

每种花生选取30粒，分3组，每组10粒，分别测其壳重与仁重。在刻度为250mL量筒中先装入150mL的水，然后分别把壳和仁浸入水中，测其体积。通过公式

求出其体积，由于每种花生得出3个值，求平均。下图所选花生为花育23。

1.3 试验结果分析

花育23壳密度为0.445g/mL，仁密度为0.982g/mL；大白沙壳密度为0.307g/mL，仁密度为0.911g/mL。

2 碰撞恢复系数的测量

2.1 试验设备

2.2 试验方法

首先调节好设备，在桌面上调节好设备。首先在桌面上放好花生碰撞材料（铁板、尼龙、花生壳），然后按照30cm、40cm、50cm的高度向下投放花生壳或仁，测出花生壳或仁弹起的高度。

由牛顿碰撞定律知，对于材料一定的两物体，它们碰撞后开开的相对速度v2-v1余碰撞前接近的相对速度v10-v20成正比，比值e称为恢复系数，即：

2.3 试验结果分析

见表1和表2。

对于高度而言，种子的碰撞系数呈现先增大后减小的趋势，这是由于花生在运动过程中损耗了能量。

对于花生而言，花生仁与其它材料的碰撞系数高于花生壳和花生整体的碰撞系数，这是由于花生仁的密度比花生壳和花生整体大，使碰撞能量更加集中。

3 总结

花育23壳密度为0.445g/mL，仁密度为0.982g/mL；大白沙壳密度为0.307g/mL，仁密度为0.911g/mL。

不同的花生品种对碰撞恢复系数影响不大；高度对碰撞系数的影响呈现先增大后减小的趋势；仁的碰撞系数高于壳和花生整体的碰撞恢复系数。

参考文献

[1]吕小莲，胡志超，于向涛，刘敏基，于昭洋.花生种子挤压破碎机理的试验研究[J].2013（4）.

[2]尚书旗，刘曙光，王方艳，等.花生生产机械的研究现状与进展分析[J].农业机械学报，2005（03）：143-147.

[3]程献丽，高连兴，刘明国，王瑞丽，那雪姣. 花生冲击脱壳的力学特性试验[J].2009-02，40（1）：111-113.

[4]李政权.基于离散元法的小麦排种器的数字化设计方法研究[D].长春：吉林大学，2009（6）.